DE102018133114A1 - Mahlanordnung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Mahlanordnung zur Mahlung von wässrig suspendierten Faserstoff zwischen zwei, einen Mahlspalt (1) bildenden und relativ zueinander rotierenden Mahlflächen, die von Mahlleisten (2) und dazwischen verlaufenden Nuten (3) gebildet werden, wobei sich die Mahlleisten (2) zumindest mit einer Richtungskomponente radial bezüglich der Rotationsachse (4) erstrecken und die Faserstoffsuspension (5) den Mahlspalt (1) von einem radial innenliegenden, kreisförmigen Einlauf (6) zu einem radial außenliegenden, kreisförmigen Auslauf (7) durchströmt.Dabei soll eine effiziente Mahlung dadurch erreicht werden, dass unter wenigstens einer Mahlfläche mehrere den Auslauf (7) mit dem Einlauf (6) verbindende Rückströmkanäle (8) angeordnet sind.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Mahlanordnung zur Mahlung von wässrig suspendierten Faserstoff zwischen zwei, einen Mahlspalt bildenden und relativ zueinander rotierenden Mahlflächen, die von Mahlleisten und dazwischen verlaufenden Nuten gebildet werden, wobei sich die Mahlleisten zumindest mit einer Richtungskomponente radial bezüglich der Rotationsachse erstrecken und die Faserstoffsuspension den Mahlspalt von einem radial innenliegenden, kreisförmigen Einlauf zu einem radial außenliegenden, kreisförmigen Auslauf durchströmt.
- Es ist seit langem bekannt, Zellstofffasern, d.h. Frischzellstoff und/oder Altpapierfasern zu mahlen, um bei der daraus hergestellten Faserstoffbahn die gewünschten Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich Festigkeit, Formation und Oberfläche erreichen zu können.
- Bei den dabei zum Einsatz kommenden Refinern werden die Mahlflächen wegen des relativ schnellen Verschleißes von auswechselbaren, mit der entsprechenden Stützfläche verschraubten Mahlgarnituren gebildet.
Für das Erreichen der gewünschten Fasereigenschaften, insbesondere den Mahlgrad müssen die Mahlgarnituren dem zu behandelnden Faserstoff bestmöglich angepasst werden, auch um einen übermäßigen Verschleiß der Garnituren zu verhindern. - Außerdem wird zur Effizienzsteigerung der Faserbehandlung eine optimale Nutzung der verfügbaren Mahlfläche angestrebt.
- Die Aufgabe der Erfindung ist es die Effizienz der Faserbehandlung zu verbessern.
- Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass unter wenigstens einer Mahlfläche mehrere den Auslauf mit dem Einlauf verbindende Rückströmkanäle angeordnet sind. Die Rückführung der Faserstoffsuspension über die Rückströmkanäle führt zu einer Mehrfachbehandlung und damit zu einer homogeneren, effizienteren Mahlung.
- Darüber hinaus kann so auch ein Mangel an zu behandelnder Faserstoffsuspension problemlos durch eine entsprechende Rückführung ausgeglichen werden.
- Dabei ist es vorteilhaft, wenn einige, vorzugsweise alle Rückströmkanäle keine Verbindung zum Mahlspalt aufweisen. Da die vom Auslauf zum Einlauf zurückzuführende Menge an Faserstoffsuspension vollumfänglich vom Auslauf zum Einlauf gelangt, kann einem ungleichmäßigen Verschleiß der Mahlfläche entgegengewirkt werden.
- Des Weiteren kann es von Vorteil sein die im Rückströmkanal zurückfließende Menge an Faserstoffsuspension und damit den Druckaufbau zu beeinflussen. Hierzu können die Rückströmkanäle jeweils eine Verengung des Strömungsquerschnitts besitzen, welche für den speziellen Einsatzfall dimensioniert ist. Alternativ können die Rückströmkanäle zur aktiven Verstellung aber jeweils auch ein den Durchsatz beeinflussendes Ventil aufweisen.
- Um eine Kurzschlussströmung über die Rückströmkanäle vom Einlauf zum Auslauf bei ungünstigen Betriebszuständen, wie überhöhtem Durchsatz oder negativer Druckdifferenz zwischen Einlauf und Auslauf zu verhindern, können die Rückströmkanäle jeweils eine, eine Strömung vom Einlauf zum Auslauf verhindernde Rückschlag-Klappe haben.
- Zur Unterstützung der Umlenkung der aus dem Rückströmkanal in den Einlaufbereich des Mahlspalts strömenden Faserstoffsuspension sollte am Ausgang des Rückströmkanals der Übergang zwischen der Mahlfläche und dem unter ihr verlaufenden Rückstromkanal gekrümmt verlaufen, wobei der Krümmungsradius vorzugsweise wenigstens 4 mm beträgt.
- Außerdem sollten am Auslauf zumindest vor den Rückstromkanälen Strömungsbarrieren vorhanden sein, die wenigstens mit einer Richtungskomponente radial verlaufen. Über diese Strömungsbarrieren wird die Rotation der Strömung der Faserstoffsuspension am Auslauf gebremst, so dass die Faserstoffsuspension leichter in die Rückströmkanäle fließen kann.
- Im Interesse einer vereinfachten Herstellung der Rückströmkanäle ist es vorteilhaft, wenn zumindest die Mahlfläche mit den Rückströmkanälen aus mehreren, in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Mahlsektoren besteht und einige, vorzugsweise alle Rückströmkanäle zwischen benachbarten Malsektoren verlaufen. Dies bedeutet, dass die Rückströmkanäle von den gegenüberliegenden Seitenwänden der Mahlsektoren gebildet werden.
- Vereinfachend ist auch, wenn nur eine Mahlfläche rotiert und die andere Mahlfläche feststeht. In diesem Fall sollte nur die feststehende Mahlfläche Rückströmkanäle besitzen.
- Anwendbar ist die Erfindung bei ebenen Mahlflächen, die sich senkrecht zur Rotationsachse erstrecken, aber auch bei konischen Mahlflächen bei denen die Rotationsachse der Konusachse entspricht.
- Nachfolgend soll die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt:
-
1 : einen schematischen Querschnitt durch einen Scheiben-Refiner und -
2 : durch einen konischen Refiner; -
3 : einen Ausschnitt am Auslauf7 und -
4 : einen Ausschnitt am Einlauf6 des Refiners; -
5 : einen Teilquerschnitt durch zwei benachbarte Mahlsektoren11 und -
6 : eine Längsseite eines Mahlsektors11 . - Im Gehäuse der Mahlanordnung wird gemäß
1 ein Mahlspalt1 von einer feststehenden und mit dem Gehäuse gekoppelten Mahlfläche und einer um eine Rotationsachse4 rotierenden Mahlfläche gebildet, wobei sich die Mahlflächen senkrecht zur Rotationsachse4 erstrecken. - Dabei verlaufen die beiden ebenen, kreisringförmigen Mahlflächen parallel zueinander. Der Abstand zwischen den Mahlflächen ist meist einstellbar.
- Die rotierende Mahlfläche wird hier von einer im Gehäuse rotierbar gelagerten Welle in Rotationsrichtung
12 bewegt. Angetrieben wird diese Welle von einem ebenfalls im Gehäuse vorhandenen Antrieb. - Die zu mahlende Fasersuspension
5 gelangt bei dem hier gezeigten Beispiel über einen radial innenliegenden, kreisförmigen Einlauf6 in den Mahlspalt1 zwischen den beiden Mahlflächen. - Die Fasersuspension
5 passiert die zusammenwirkenden Mahlflächen radial nach außen und verlässt den sich anschließenden radial außenliegenden, kreisförmigen Auslauf7 . - Nicht dargestellt sind die an sich bekannten Mittel, mit denen eine Kraft erzeugt wird, um die beiden Mahlflächen gegeneinander zu drücken.
- Beide Mahlflächen werden jeweils von mehreren, in Umfangsrichtung nebeneinander gereihten Mahlsektoren
11 gebildet. - Die Mahlflächen werden von einer Vielzahl von sich zumindest mit einer Richtungskomponente radial bezüglich der Rotationsachse
4 erstreckenden Mahlleisten2 und dazwischenliegenden Nuten3 gebildet. - Der Querschnitt der Mahlleisten
2 , auch Messer genannt, ist im Allgemeinen rechteckig, wobei es aber auch andere Formen gibt. - Die zwischen den Mahlleisten
2 verlaufenden Nuten3 haben ebenfalls einen rechteckigen Querschnitt und dienen als Strömungskanäle für die Fasersuspension5 . Die Nuttiefe beträgt meist zwischen 2 und 20 mm. - Im Unterschied hierzu sind die beiden gegenüberliegenden, parallelen Mahlflächen bei
2 konisch ausgebildet, wobei die Rotationsachse4 mit der Konusachse übereinstimmt. - Die rotierende, radial innenliegende Mahlfläche wird hier von einer im Gehäuse rotierbar gelagerten Welle in Rotationsrichtung
12 bewegt. Angetrieben wird diese Welle von einem ebenfalls im Gehäuse vorhandenen Antrieb. - Auch hier werden die beiden Mahlflächen jeweils von mehreren Mahlsektoren
11 gebildet, die sich auf einer parallel zum Mahlspalt1 verlaufenden Stützfläche abstützen und mit dieser lösbar verbunden sind. - Der für die Mahlung wichtige Schnittwinkel ergibt sich, wenn die bezüglich der Rotationsachse
4 axial gegenüberliegenden Mahlkanten der Mahlleisten2 bei der Rotation der Mahlfläche aneinander vorbeibewegt werden. - Zur Maximierung der Schnittkantenlänge ist es ebenso wichtig, die Breite der Nuten
3 zumindest überwiegend konstant zu halten. - Erfindungswesentlich ist, dass hier, wie insbesondere in
6 zu erkennen, unter der feststehenden Mahlfläche mehrere den Auslauf7 mit dem Einlauf6 verbindende Rückströmkanäle8 angeordnet sind. Über diese Rückströmkanäle8 kann zumindest ein Teil der Faserstoffsuspension5 vom Auslauf7 zum Einlauf6 zurückgeführt werden, so dass die Faserstoffsuspension nochmals den Mahlspalt1 passiert. Im Ergebnis ergibt sich hierdurch eine effizientere Mahlung sowie ein größeres Betriebsfenster durch die selbstregulierenden Druckverhältnisse, welche dazu führen, dass sich bei kleinem Durchsatz eine hohe Rückströmung und bei hohem Durchsatz eine geringe Rückströmung einstellt. - Wesentlich ist in diesem Zusammenhang auch, dass alle Rückströmkanäle
8 keine direkte Verbindung zum Mahlspalt1 aufweisen, so dass die Faserstoffsuspension5 nicht in den Mahlspalt1 sondern vollumfänglich in den Bereich des Einlaufs6 zurückgeführt wird. Dies wirkt einem ungleichmäßigen Verschleiß der Mahlflächen entgegen. - Um die Menge der in den Rückströmkanälen
8 zurückgeführten Faserstoffsuspension5 zu steuern, kann in diesen jeweils ein Ventil9 angeordnet sein. Statt des Ventils9 können die Rückströmkanäle8 aber jeweils auch eine Verengung des Strömungsquerschnitts aufweisen. Der Querschnitt der Verengung müsste dann auf den speziellen Einsatzfall eingestellt werden. - Da es bei ungünstigen Betriebsbedingungen zu einer Kurzschlussströmung über die Rückströmkanäle
8 vom Einlauf6 zum Auslauf7 kommen könnte, kann es alternativ zum Ventil9 oder auch als Ergänzung zur Verengung von Vorteil sein, in den Rückströmkanälen8 jeweils eine, eine Strömung vom Einlauf6 zum Auslauf7 verhindernde Rückschlag-Klappe vorzusehen. - Eine einfache Realisierung der Rückströmkanäle
8 ergibt sich, wenn diese gemäß4 und5 jeweils zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Malsektoren11 verlaufen. Dies bedeutet, dass die Längsseiten der Mahlsektoren11 jeweils eine Hälfte der Mantelfläche der Rückströmkanäle8 bilden. Damit lassen sich die Mahlsektoren11 auch wie bisher einfach gießen. - Zwischen den Mahlsektoren
11 sind die Mahlleisten2 , wie in3 dargestellt, unterbrochen. Dies erleichtert die Einströmung der Faserstoffsuspension5 in den Mahlspalt1 . - Infolge der Rotation einer Mahlfläche wird auch die Faserstoffsuspension
5 am Einlauf6 und am Auslauf7 in Rotation versetzt, was den Zufluss in und den Abfluss aus den Rückströmkanälen8 beeinträchtigt. - Zur Abbremsung dieser Rotationsströmung befinden sich daher entsprechend
3 am Auslauf7 vor und neben den Rückstromkanälen8 Strömungsbarrieren10 , die im Wesentlichen radial verlaufen. - Für eine bessere Umlenkung der aus den Rückströmkanälen
8 fließenden Faserstoffsuspension5 in den Einlauf6 der Mahlanordnung verläuft, wie in6 angedeutet, am Ausgang des Rückströmkanals8 der Übergang zwischen der Mahlfläche und dem unter ihr verlaufenden Rückstromkanal8 gekrümmt mit einem Krümmungsradius von wenigstens 4 mm.
Claims (12)
- Mahlanordnung zur Mahlung von wässrig suspendierten Faserstoff zwischen zwei, einen Mahlspalt (1) bildenden und relativ zueinander rotierenden Mahlflächen, die von Mahlleisten (2) und dazwischen verlaufenden Nuten (3) gebildet werden, wobei sich die Mahlleisten (2) zumindest mit einer Richtungskomponente radial bezüglich der Rotationsachse (4) erstrecken und die Faserstoffsuspension (5) den Mahlspalt (1) von einem radial innenliegenden, kreisförmigen Einlauf (6) zu einem radial außenliegenden, kreisförmigen Auslauf (7) durchströmt, dadurch gekennzeichnet, dass unter wenigstens einer Mahlfläche mehrere den Auslauf (7) mit dem Einlauf (6) verbindende Rückströmkanäle (8) angeordnet sind.
- Mahlanordnung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass einige, vorzugsweise alle Rückströmkanäle (8) keine Verbindung zum Mahlspalt (1) aufweisen. - Mahlanordnung nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rückströmkanäle (8) jeweils eine Verengung des Strömungsquerschnitts besitzen. - Mahlanordnung nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rückströmkanäle (8) jeweils ein den Durchsatz beeinflussendes Ventil (9) besitzen. - Mahlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückströmkanäle (8) jeweils eine, eine Strömung vom Einlauf (6) zum Auslauf (7) verhindernde Rückschlag-Klappe haben.
- Mahlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Ausgang des Rückströmkanals (8) der Übergang zwischen der Mahlfläche und dem unter ihr verlaufenden Rückstromkanal (8) gekrümmt verläuft, wobei der Krümmungsradius vorzugsweise wenigstens 4 mm beträgt.
- Mahlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Auslauf (7) zumindest vor den Rückstromkanälen (8) Strömungsbarrieren (10) vorhanden sind, die wenigstens mit einer Richtungskomponente radial verlaufen.
- Mahlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Mahlfläche mit den Rückströmkanälen (8) aus mehreren, in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Mahlsektoren (11) besteht und einige, vorzugsweise alle Rückströmkanäle (8) zwischen benachbarten Malsektoren (11) verlaufen.
- Mahlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mahlfläche feststeht.
- Mahlanordnung nach
Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet, dass nur die feststehende Mahlfläche Rückströmkanäle (8) besitzt. - Mahlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlflächen eben sind und sich senkrecht zur Rotationsachse (4) erstrecken.
- Mahlanordnung nach einem der
Ansprüche 1 bis10 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlflächen konisch ausgebildet sind und die Rotationsachse (4) der Konusachse entspricht.
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